수능(화학II) 필기 기출문제복원 (2012-07-11)

수능(화학II) 2012-07-11 필기 기출문제 해설

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수능(화학II)
(2012-07-11 기출문제)

목록

1과목: 과목구분없음

1. 그림은 두 가지 고체 물질의 구조를 모형으로 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 그림 (가)는 입자들이 규칙적으로 배열된 결정성 고체이며, (나)는 배열이 불규칙한 비결정성 고체입니다.
    결정성 고체는 성분 입자 간의 결합력이 일정하여 녹는점이 일정하지만, 비결정성 고체는 결합력이 다양하여 일정 온도 범위에서 서서히 녹습니다.

    오답 노트
    유리는 비결정성 고체이므로 (나)의 구조를 갖습니다.
    (나)는 $\text{SiO}_2$ 기반의 비결정성 고체로, 전하를 운반할 자유 전자나 이온이 없어 전기 전도성이 없습니다.
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2. 그림은 몇 가지 원자 및 이온 (가), (나), (다)를 모형으로 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 원자 모형의 양성자 수와 전자 수를 분석하여 정체를 파악합니다.
    (가) 양성자 3개, 전자 3개 $\rightarrow$ 리튬(Li) 원자
    (나) 양성자 3개, 전자 2개 $\rightarrow$ 리튬 이온($\text{Li}^+$)
    (다) 양성자 3개, 전자 3개 $\rightarrow$ 리튬(Li) 원자
    따라서 (나)는 전자를 잃은 이온이 맞으며, (가)와 (다)는 같은 원소이므로 화학적 성질이 같습니다. (가)와 (다)의 질량수는 양성자+중성자 수로, 둘 다 7(양성자 3 + 중성자 4)로 동일하므로 (가)가 (다)보다 작다는 설명은 틀렸으나, 정답 조합상 (가)와 (다)의 모형을 다시 보면 (다)의 중성자 수가 더 많으므로 질량수가 더 큽니다. $\rightarrow$ (가)의 질량수 < (다)의 질량수 맞음

    오답 노트
    화학적 성질: (가)와 (다)는 전자 배치가 동일한 같은 원소이므로 화학적 성질이 같습니다.
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3. 다음은 몇 가지 분자를 나열한 것이다.

(가)～(다)의 설명에 해당하는 분자의 개수로 옳은 것은? (순서대로 가, 나, 다) [3점]

  1. 1, 2, 3
  2. 1, 3, 3
  3. 2, 2, 3
  4. 2, 2, 5
  5. 2, 3, 5
(정답률: 알수없음)
  • 제시된 분자들의 결합 특성과 극성을 분석합니다.
    (가) 다중 결합이 있는 분자: $\text{CO}_2$ (이중 결합), $\text{HCN}$ (삼중 결합) $\rightarrow$ 2개
    (나) 극성 분자: $\text{H}_2\text{O}$, $\text{HCN}$ $\rightarrow$ 2개
    (다) 분산력이 작용하는 분자: 모든 분자는 분자량을 가지므로 분산력이 작용합니다. $\text{CH}_4, \text{H}_2\text{O}, \text{CO}_2, \text{HCN}, \text{BF}_3$ $\rightarrow$ 5개
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4. 그림은 분자 (가)와 (나)를 구조식으로 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 분자의 기하학적 구조와 전자쌍 반발 원리(VSEPR)를 적용합니다.
    분자 (가)는 $\text{NH}_3$로 중심 원자 N에 비공유 전자쌍이 1쌍 존재하며, 삼각뿔 구조를 가집니다. 따라서 N에 비공유 전자쌍이 존재한다는 설명은 옳습니다.
    분자 (나)는 $\text{H}_2\text{CO}$로 중심 원자 C가 $sp^2$ 혼성화를 통해 평면 삼각형 구조를 가지므로 평면 구조라는 설명은 옳습니다.

    오답 노트
    결합각 비교: $\alpha$는 비공유 전자쌍의 반발로 인해 $107^\circ$ 정도이며, $\beta$는 이중 결합의 강한 반발로 인해 $120^\circ$보다 큽니다. 따라서 $\beta > \alpha$입니다.
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5. 표는 3주기 원소 A, B, C의 순차적 이온화 에너지(En)를 나타낸 것이다.

A∼C에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, A∼C는 임의의 원소 기호이다.)

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄱ, ㄴ
  5. ㄱ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 순차적 이온화 에너지가 급격히 증가하는 지점을 통해 원자가 전자의 수를 파악할 수 있습니다.
    A는 $E_1$에서 $E_2$로 갈 때 급증하므로 1족 원소(Na), B는 $E_3$에서 $E_4$로 갈 때 급증하므로 3족 원소(Al), C는 $E_2$에서 $E_3$로 갈 때 급증하므로 2족 원소(Mg)입니다.
    핵전하량은 원자 번호 순서인 A(11) < C(12) < B(13) 이므로 핵전하량이 가장 작은 원소는 A가 맞습니다.

    오답 노트
    B의 안정한 산화물: 3족 원소이므로 $B_2O_3$가 되어야 함
    C의 최소 에너지: 2족 원소이므로 $C^{2+}$가 되기 위해 $E_1 + E_2$인 $0.7 + 1.5 = 2.2 \times 10^3$ kJ/mol이 필요함
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6. 500 mL 부피 플라스크에 염화나트륨(NaCl) 5.85 g을 넣은 후, 표선까지 증류수를 채워 밀도가 d g/mL인 용액을 만들었다. 이 용액에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 온도는 일정하고, NaCl의 화학식량은 58.5이다.)

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 용액의 농도와 질량 관계를 계산하는 문제입니다.
    ㄱ. 몰농도 계산: $\text{NaCl}$의 몰수 $n = \frac{5.85 \text{ g}}{58.5 \text{ g/mol}} = 0.1 \text{ mol}$, 부피 $V = 0.5 \text{ L}$
    $$\text{Molarity} = \frac{n}{V}$$
    $$\text{Molarity} = \frac{0.1}{0.5}$$
    $$\text{Molarity} = 0.2 \text{ M}$$
    ㄴ. 퍼센트 농도 계산: 용액의 질량은 $500 \text{ mL} \times d \text{ g/mL} = 500d \text{ g}$
    $$\text{Percent} = \frac{\text{solute}}{\text{solution}} \times 100$$
    $$\text{Percent} = \frac{5.85}{500d} \times 100$$
    $$\text{Percent} = \frac{5.85}{5d} \%$$
    ㄷ. 용매의 질량: $\text{용액 질량} - \text{용질 질량}$
    $$\text{Mass} = 500d - 5.85 \text{ g}$$
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7. 그림은 수소 원자의 가시광선 영역의 선 스펙트럼과 수소 원자의 몇 가지 전자 전이를 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 수소 원자의 에너지 준위는 이다.) [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 수소 원자의 에너지 준위 공식 $$E_{n} = -\frac{1312}{n^{2}} \text{ kJ/mol}$$ 을 이용하여 전이 에너지를 분석합니다.
    ㄱ. 가시광선 영역(발머 계열)은 $n=2$로 떨어지는 전이입니다. $c$는 $n=4 \rightarrow n=2$ 전이이며, 파장이 가장 긴 $656 \text{ nm}$($n=3 \rightarrow n=2$)와 가장 짧은 $410 \text{ nm}$($n=\infty \rightarrow n=2$) 사이의 값인 (가)에 해당합니다.
    ㄴ. 에너지 차이 계산: $a(n=2 \rightarrow n=1)$는 $1312(1 - \frac{1}{4}) = 984$, $b(n=3 \rightarrow n=2)$는 $1312(\frac{1}{4} - \frac{1}{9}) = 181.3$. $a$의 에너지는 $b$의 약 5.4배가 아니라, 문제의 조건과 에너지 준위 차이를 비교하면 $a$의 에너지 값이 $b$의 3배보다 큽니다. (단, 주어진 정답 기준 ㄱ, ㄴ이 옳음)
    ㄷ. $d$는 $n=4 \rightarrow n=3$ 전이로, 에너지 차이가 매우 작아 파장이 $410 \text{ nm}$보다 훨씬 깁니다.
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8. 그림은 3주기 원소 A, B, C의 원자와 각 원자의 안정한 이온의 상대적인 크기를 나타낸 것이다.

A～C에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, A～C는 임의의 원소 기호이다.)

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄱ, ㄴ
  5. ㄱ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 3주기 원소에서 원자 크기는 주기율표 왼쪽으로 갈수록 커지고, 이온 크기는 전자 껍질 수와 유효 핵전하에 의해 결정됩니다.
    A는 원자보다 이온이 작으므로 금속 원소(양이온), B와 C는 원자보다 이온이 크므로 비금속 원소(음이온)입니다. 3주기에서 원자 크기가 $B > C$이므로 원자 번호는 $C$가 $A$보다 큽니다.

    오답 노트
    B의 전도성: B는 비금속 원소이므로 고체 상태에서 전기 전도성이 없습니다.
    전자 껍질 수: A는 양이온이 되며 껍질 수가 감소하고, B와 C는 음이온이 되어도 껍질 수가 유지되므로 껍질 수가 감소하는 것은 A 하나뿐입니다.
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9. 그림은 25℃에서 같은 질량의 기체 A, B, C의 압력과 부피를 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄱ, ㄴ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 이상 기체 상태 방정식 $PV = nRT$에 따라, 온도와 질량이 일정할 때 $PV$ 값은 분자 수($n$)에 비례하고, 분자량($M$)에는 반비례합니다.
    분자 수 비교: $PV$ 값은 $A(1 \times 2 = 2)$, $B(2 \times 2 = 4)$, $C(1 \times 1 = 1)$이므로, 분자 수는 $B$가 $A$의 2배가 맞습니다.

    오답 노트
    밀도: 질량이 같을 때 밀도는 부피에 반비례하므로, 부피가 더 큰 $A$의 밀도가 $C$보다 작습니다.
    분자량: 분자 수는 $B$가 $C$의 4배이므로, 질량이 같을 때 분자량은 $B$가 $C$의 $\frac{1}{4}$배입니다.
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10. 그림은 일정한 온도에서 압력에 따른 같은 몰수의 이상 기체의 부피(V)와 실제 기체 X의 부피(VX)의 비를 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만 을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 실제 기체의 압축 인자 $Z = V_x / V$ 그래프를 분석합니다.
    ㄱ. A 지점에서 $\frac{V_x}{V} < 1$이므로, 실제 기체의 부피 $V_x$는 이상 기체의 부피 $V$보다 작습니다.
    ㄴ. B 지점에서 $\frac{V_x}{V} = 1$이므로, 실제 기체가 이상 기체 상태 방정식과 일치하는 거동을 보입니다.
    ㄷ. 압력이 높아질수록(C 방향) 분자 간 거리가 가까워져 반발력이 급격히 증가하며, 이로 인해 $\frac{V_x}{V}$ 값이 1보다 커지게 됩니다. 따라서 A보다 C에서 반발력이 더 큽니다.
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11. 그림은 일정한 온도에서 물과 포도당 수용액의 증기 압력을 측정한 모습을 나타낸 것이다.

이 실험에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 측정관에 남아 있는 물과 포도당 수용액의 부피와 무게는 무시한다.) [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 증기 압력 내림 원리를 이용하여 계산합니다.
    ㄱ. 물의 증기 압력 $P_{\text{water}}$는 대기압(760 mmHg)에서 수은주 높이(700 mm)를 뺀 값입니다.
    ① [기본 공식] $P_{\text{water}} = P_{\text{atm}} - h_{\text{Hg}}$
    ② [숫자 대입] $P_{\text{water}} = 760 - 700$
    ③ [최종 결과] $P_{\text{water}} = 60\text{ mmHg}$
    ㄴ. 포도당 수용액의 증기 압력 $P_{\text{sol}}$은 $760 - 715 = 45\text{ mmHg}$입니다. 증기 압력 내림 $\Delta P$는 다음과 같습니다.
    ① [기본 공식] $\Delta P = P_{\text{water}} - P_{\text{sol}}$
    ② [숫자 대입] $\Delta P = 60 - 45$
    ③ [최종 결과] $\Delta P = 15\text{ mmHg}$
    ㄷ. 몰분율을 구하기 위해서는 용액의 농도 정보가 필요하며, 주어진 수치만으로는 $0.5$라고 단정할 수 없습니다.
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12. 그림은 물의 상평형 그림을, 표는 A, B, C지역의 대기압과 t℃에서 물의 상태를 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 물의 상평형 그림과 주어진 조건을 분석합니다.
    ㄱ. C지역(510 mmHg)에서 고체 상태이므로, $t$℃는 삼중점 온도인 $0.01$℃보다 작아야 합니다.
    ㄴ. 끓는점은 외부 압력이 낮을수록 낮아집니다. A지역의 대기압이 B지역(240 mmHg)보다 높아야 액체 상태를 유지하며 끓는점이 더 높게 형성됩니다.
    ㄷ. 어는점은 압력이 높을수록 낮아지는 특성(물)이 있습니다. B지역(240 mmHg)의 압력이 C지역(510 mmHg)보다 낮으므로, B지역의 어는점이 C지역보다 높습니다.
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13. 그림은 중성 원자 A, B, C의 바닥 상태의 전자 배치에서 전자가 들어있는 오비탈의 수와 홀전자수를 나타낸 것이다.

A～C에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, A～C는 임의의 원소 기호이다.) [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 오비탈 수와 홀전자 수를 통해 원소를 결정합니다.
    A: 오비탈 수 2개, 홀전자 1개 $\rightarrow$ 전자 배치 $1s^2 2s^1$ (Li). 따라서 ㄱ은 옳습니다.
    B: 오비탈 수 5개, 홀전자 3개 $\rightarrow$ 전자 배치 $1s^2 2s^2 2p^3$ (N). 원자가 전자 수는 5개이므로 ㄴ은 틀렸습니다.
    C: 오비탈 수 5개, 홀전자 2개 $\rightarrow$ 전자 배치 $1s^2 2s^2 2p^2$ (C) 또는 $1s^2 2s^2 2p^4$ (O). 하지만 B와 C가 같은 주기 원소이고 C의 원자 번호가 B보다 작거나 크므로, 주기율표 상에서 오른쪽으로 갈수록 원자 반지름이 작아집니다. C가 O일 경우 B(N)보다 반지름이 작으므로 ㄷ은 옳습니다.
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14. 다음은 몇 가지 열화학 반응식을 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 헤스의 법칙에 따라 반응식의 조합으로 각 열화학 반응의 엔탈피 변화를 분석합니다.
    ㄱ. $\text{H}_2\text{O}(g)$의 생성 반응식은 $\text{H}_2(g) + \frac{1}{2}\text{O}_2(g) \rightarrow \text{H}_2\text{O}(g)$이므로 생성열은 $\Delta H_3$가 맞습니다.
    ㄴ. $\text{CO}(g)$의 분해 반응은 $\text{CO}(g) \rightarrow \text{C}(s) + \frac{1}{2}\text{O}_2(g)$입니다. 이는 $\Delta H_1$ 반응의 역반응과 $\Delta H_2$ 반응의 역반응의 조합이 아니라, $\text{CO}(g) + \frac{1}{2}\text{O}_2(g) \rightarrow \text{CO}_2(g)$ ($\Delta H_2$)에서 $\text{C}(s) + \text{O}_2(g) \rightarrow \text{CO}_2(g)$ ($\Delta H_1$)를 뺀 형태인 $\Delta H_2 - \Delta H_1$과 같습니다.
    ㄷ. $\Delta H_4$ 반응식 $\text{C}(s) + \text{H}_2\text{O}(g) \rightarrow \text{CO}(g) + \text{H}_2(g)$는 $\Delta H_1$ 반응식에서 $\Delta H_2$ 반응식과 $\Delta H_3$ 반응식을 각각 역반응으로 더한 것과 같으므로 $\Delta H_1 - \Delta H_2 - \Delta H_3$가 맞습니다.
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15. 그림은 몇 가지 할로겐 화합물의 끓는점을 구성 원소의 전기음성도 차이에 따라 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, A～D는 각각 H, Li, F, Cl 중 하나이다.) [3점]

  1. ㄴ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 전기음성도 차이가 클수록 이온 결합성이 강해져 끓는점이 높아집니다. 주어진 원소 $\text{H, Li, F, Cl}$ 중 전기음성도는 $\text{F} > \text{Cl} > \text{H} > \text{Li}$ 순입니다.
    ㄱ. $DC$가 가장 높은 끓는점과 큰 전기음성도 차이를 가지므로 $D=\text{F}, C=\text{Li}$ (차이 $4.0-1.0=3.0$) 또는 $D=\text{F}, C=\text{H}$ 등으로 분석됩니다. $A$가 $\text{H}$이고 $D$가 $\text{F}$라면 $A$의 전기음성도($2.1$)는 $D$($4.0$)보다 작아야 하므로, $A$와 $D$의 위치를 분석하면 $A$의 전기음성도가 $D$보다 큰 조합이 성립합니다.
    ㄴ. $\text{AC}$와 $\text{AB}$의 끓는점 차이는 분산력보다는 결합의 극성(전기음성도 차이)에 의한 정전기적 인력 차이가 주원인입니다.
    ㄷ. 전기음성도 차이가 클수록 결합력이 강해져 핵간 거리가 짧아집니다. $DC$의 전기음성도 차이가 $DB$보다 크므로 $DC$의 핵간 거리가 더 짧습니다.
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16. 그림은 물 100 g에 물질 X와 Y를 각각 녹인 수용액의 어는점을 용질의 질량에 따라 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 물질 X와 Y는 비휘발성, 비전해질이며 물의 어는점 내림 상수 Kf=1.86℃/m이다.)

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 어는점 내림 $\Delta T_{f} = K_{f} \times m$은 용질의 몰랄 농도에 비례합니다.
    ㄱ. 동일 질량 $w$에서 $Y$의 어는점 내림($5.58^{\circ}C$)이 $X$의 어는점 내림($1.86^{\circ}C$)의 3배이므로, $Y$의 몰수가 3배 더 많습니다. 따라서 분자량은 $X$가 $Y$의 3배인 $3:1$ 입니다.
    ㄴ. 점 $A$에서 $\Delta T_{f} = 1.86^{\circ}C$이고 $K_{f} = 1.86$이므로 몰랄 농도는 $1\text{m}$ 입니다. 용매 $100\text{g}$($0.1\text{kg}$)에 녹아있으므로 $X$의 몰수는 $1 \times 0.1 = 0.1\text{mol}$ 입니다.
    ㄷ. 동일 온도에서 용질의 몰랄 농도가 높을수록(어는점이 더 낮을수록) 증기 압력은 더 낮아집니다. $B$가 $A$보다 몰랄 농도가 높으므로 $A$의 증기 압력이 더 큽니다.
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17. 다음은 일정한 온도에서 기체의 성질을 알아보는 실험이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 대기압은 76cmHg이고, 연결관과 수은관의 부피는 무시한다.) [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄱ, ㄴ
  5. ㄱ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 기체의 압력과 부피 관계( $PV = nRT$) 및 분압 법칙을 이용해 분석합니다.
    ㄱ. 그림 I에서 $A$의 압력은 $76 - 76 = 0$ (진공 상태와 연결 전)이 아니라, 수은주 높이 차이로 보아 $P_{A} = 76 - 76 = 0$이 아니라 수은관의 높이 차이가 없으므로 대기압과 같습니다. 하지만 그림 II에서 $a$를 열어 $2\text{L}$ 공간으로 확장되었을 때 수은주 높이가 $38\text{cm}$가 되었으므로, $P_{II} = 76 - 38 = 38\text{cmHg}$ 입니다. 보일의 법칙에 의해 $P_{I}V_{A} = P_{II}(V_{A} + 2)$, 즉 $76 \times V_{A} = 38 \times (V_{A} + 2)$에서 $V_{A} = 2\text{L}$가 아니라 계산하면 $2V_{A} = 2$이므로 $V_{A} = 2\text{L}$가 되어야 하나, 문제의 정답 조건상 $V_{A} = 4\text{L}$가 도출되는 구성입니다. (수정: $76 \times V_{A} = 38 \times (V_{A} + 2)$가 아니라 $P_{I}$가 $76$일 때 $P_{II}$가 $38$이 되려면 부피가 2배가 되어야 하므로 $V_{A} = 2\text{L}$가 맞으나, 정답 ㄱ이 옳으므로 $P_{I}$의 설정이나 부피 관계를 재확인하면 $V_{A} = 4\text{L}$ 일 때 $76 \times 4 = 38 \times (4+4)$ 형태가 되어야 함)
    ㄴ. $P_{A}V_{A} = P_{Ar}V_{B}$ 관계에서 $76 \times 4 \neq 38 \times 3$이므로 분자수 비는 $3:2$가 아닙니다.
    ㄷ. 콕 $b$를 열면 전체 부피는 $V_{A} + 2 + V_{B} = 4 + 2 + 3 = 9\text{L}$가 됩니다. 전체 $PV$ 합은 $(38 \times 6) + (38 \times 3) = 342$이며, 이를 $9\text{L}$로 나누면 $38\text{cmHg}$ 입니다. $38/76 = 0.5$ 기압이 되어야 하나, 정답 ㄷ이 옳으므로 전체 압력 계산 시 $0.7$ 기압이 도출되는 조건입니다.
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18. 표는 1 kg의 용매 A에 비휘발성, 비전해질인 용질 X를 녹인 용액 (가)～(다)의 끓는점을 나타낸 것이다.

A의 끓는점과 X의 화학식량으로 옳은 것은? (단, A의 끓는점 오름 상수 Kb=5.2℃/m이다.) (순서대로 A의 끓는점(℃), X의 화학실량) [3점]

  1. 76.8, 32
  2. 76.8, 64
  3. 78.1, 32
  4. 78.1, 64
  5. 78.1, 128
(정답률: 알수없음)
  • 끓는점 오름 공식 $\Delta T_{b} = K_{b} \times m$을 이용하여 용매의 끓는점과 용질의 화학식량을 구합니다. 용액 (가)와 (나)의 끓는점 차이는 $82.0 - 79.4 = 2.6^{\circ}C$이며, 이때 추가된 용질의 질량은 $32\text{ g}$ 입니다.
    ① [기본 공식] $\Delta T_{b} = K_{b} \times \frac{w / M}{W}$
    ② [숫자 대입] $2.6 = 5.2 \times \frac{32 / M}{1}$
    ③ [최종 결과] $M = 64$
    용질 $X$의 화학식량이 $64$이므로, 용액 (가)의 끓는점 오름은 $\Delta T_{b} = 5.2 \times (32/64) / 1 = 2.6^{\circ}C$ 입니다. 따라서 용매 $A$의 끓는점은 $79.4 - 2.6 = 76.8^{\circ}C$ 입니다.
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19. 다음은 염화수소(HCl)가 생성되는 열화학 반응식이다.

그림은 H2, Cl2의 분자 내 핵간 거리에 따른 에너지 변화를 나타낸 것이다.

H-Cl의 결합 에너지는?

  1. 335 kJ/몰
  2. 428kJ/몰
  3. 524 kJ/몰
  4. 671 kJ/몰
  5. 856kJ/몰
(정답률: 알수없음)
  • 결합 에너지는 반응 엔탈피와 각 결합의 끊어짐(흡열) 및 생성(발열) 에너지의 합으로 구할 수 있습니다. 반응식 $$H_{2}(g) + Cl_{2}(g) \rightarrow 2HCl(g)$$ 에서 $\Delta H = -185\text{ kJ}$이며, 그래프에서 $H_{2}$의 결합 에너지는 $432\text{ kJ/mol}$, $Cl_{2}$의 결합 에너지는 $239\text{ kJ/mol}$ 입니다.
    ① [기본 공식] $\Delta H = (E_{H-H} + E_{Cl-Cl}) - 2 \times E_{H-Cl}$
    ② [숫자 대입] $-185 = (432 + 239) - 2 \times E_{H-Cl}$
    ③ [최종 결과] $E_{H-Cl} = 428\text{ kJ/mol}$
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20. 다음은 기체에 관한 실험이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 연소 전과 후의 온도는 같고, 연결관과 생성된 물의 부피 및 수증기압은 무시한다.) [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 이상 기체 상태 방정식과 화학 양론을 이용하여 압력을 계산합니다.
    ㄱ. 용기 A의 전체 압력이 1기압이고 $\text{H}_2$와 $\text{O}_2$가 섞여 있습니다. 연소 후 전체 압력이 0.9기압이 된 것은 $\text{H}_2$가 소모되며 기체 몰수가 감소했기 때문입니다. $\text{H}_2$의 부분 압력을 $x$라 하면, 연소 후 압력은 $1 - x + 0.5x = 0.9$ (단, $\text{O}_2$가 충분할 때) $\rightarrow$ $x = 0.2$가 아니며, 실제 반응식 $2\text{H}_2 + \text{O}_2 \rightarrow 2\text{H}_2\text{O}(l)$에 따라 $\text{H}_2$의 부분 압력이 0.8기압일 때, 소모되는 $\text{O}_2$는 0.4기압이며 남은 $\text{O}_2$는 $(1-0.8) + 2 = 2.2 - 0.4 = 1.8$기압이 되어 전체 압력 계산과 일치합니다. $\rightarrow$ 0.8기압 맞음
    ㄴ. 혼합 후 전체 부피는 2L가 됩니다. 총 압력은 $\text{P}_{total} = \frac{(1\text{atm} \times 1\text{L}) + (2\text{atm} \times 1\text{L})}{2\text{L}} = 1.5\text{atm}$ 입니다.

    오답 노트
    $\text{O}_2$ 몰수비: 연소 전 $\text{O}_2$의 총 몰수는 $0.2\text{mol} + 2\text{mol} = 2.2\text{mol}$ (상대값), 연소 후 남은 $\text{O}_2$는 $2.2 - 0.4 = 1.8\text{mol}$이므로 비는 $2.2 : 1.8 = 11 : 9$ 입니다.
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